·1326 工程科学学报.第43卷，第10期 表3冷速对品界弯曲的影响 Table 3 Effect of cooling rate on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment regime Grain boundary type Average amplitude/um Average wavelength/um Reference 1100℃×2h+12℃min→900℃+WQ Serrated 0.64 19.02 1100℃×2h+30℃min-→900℃+WQ Serrated 0.62 13.7 1140℃×2h+0.25℃min'→900℃+WQ Serrated 0.92 24.54 In600 1140℃×2h+3℃min1→900℃+WQ Serrated 0.77 23.8 [12] 1140℃×2h+12℃min-1→900℃+WQ Serrated 0.58 23.44 1140℃×2h+60℃min1→900℃+WQ Serrated 0.47 21.83 1190℃x1h+0.1℃s→Room temperature Serrated 4.02 0.44 1190℃x1h+0.4℃s→Room temperature Serrated 2.61 0.86 FGH981 1190℃×1h+1.4℃-s1→Room temperature Serrated 0.98 2.26 [3] 1190℃×1h+4.3℃~s→Room temperature Serrated 0.64 6.41 1190℃x1h+10.8℃s'-→Room temperature Serrated 0.63 15.74 表4控冷后直接等温时效处理对品界弯曲的影响 Table 4 Effect of direct isothermal aging treatment on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment regime Grain boundary type Average amplitude/um Average wavelength/um Reference 1140℃×2h+12℃min-1→900℃+WQ Serrated 0.58 23.44 1140℃×2h+12℃min→900℃×30min+WQ Serrated 0.62 26.15 In600 1140℃×2h+12℃min1→1040℃×30min+WQ [12] Flat 一 1140℃×2h+12℃~min1-→1060℃×30min+WQ Flat 应用受到限制.为了克服缓冷工艺的缺点，有学者 一 种特殊的等温热处理方法获得弯曲晶界：合金 提出了回溶热处理制度，即在控冷热处理之后，再 固溶一定时间后，空冷到某一温度保温，再冷却到 进行一次固溶水冷或固溶+时效热处理凹，目的是 室温.该方法在很多合金中获得了弯曲晶界，如 想在保留弯曲晶界的同时，使晶内粗大的析出相 表5所示 大部分回溶到基体中或以细小弥散的方式重新析 1.3机械热处理和合金化 出，获得晶界与晶内强度的良好配合，以改善合金 少数合金在机械变形与热处理的共同作用下 的综合性能.但是，目前关于回溶热处理的研究较 能够形成弯曲晶界.例如，在Ni-20Cr二元合金中1叨， 少，回溶处理后弯曲晶界是否能够完全保留，不同 1200℃×5mint5℃min→800℃+WQ的控冷热 合金是否能够获得较好的晶界和品内组织，以及 处理制度并不能获得弯曲晶界，而将该制度控冷 是否能够有效提高合金的综合力学性能，这些问 过程中同时增加5%的压缩变形则可成功获得弯 题尚无相关报道，还有待进一步研究 曲晶界，如图2所示.此外，添加合金元素有时也 1.2等温热处理 可诱发弯曲晶界2文献指出闪，在镍基铸造高温 有的合金直接采用传统的等温时效热处理就 合金中，添加Hf能使γ'相由立方体变为柱状，诱 能获得弯曲品界，但这对时效温度的选取要求较 发弯曲晶界形成 为严格.如在AISI316合金中，时效温度在650~ 2弯曲晶界形成机制讨论 850℃之间可以获得弯曲晶界，而当温度为550℃ 或900~950℃时则为平直晶界0-.采用等温时 对于不同合金中弯曲晶界的成因，核心问题 效就可以直接获得弯曲晶界的合金，因组织形态 是讨论晶界迁移的原因，即晶界迁移的驱动力.针 控制良好，合金综合性能较好.但是根据文献调 对这一问题，学者们主要围绕碳化物诱发晶界迁 研，只有少数合金可以仅通过等温时效获得弯曲 移和Y相诱发晶界迁移两种方式进行讨论.碳化 晶界，该方法的应用受到限制 物诱发弯曲晶界一般发生在碳化物强化的奥氏体 叶锐曾和陈国良四，以及葛占英等曾提出过 耐热钢、低合金化和中合金化镍基变形合金、碳应用受到限制. 为了克服缓冷工艺的缺点，有学者 提出了回溶热处理制度，即在控冷热处理之后，再 进行一次固溶水冷或固溶+时效热处理[2] ，目的是 想在保留弯曲晶界的同时，使晶内粗大的析出相 大部分回溶到基体中或以细小弥散的方式重新析 出，获得晶界与晶内强度的良好配合，以改善合金 的综合性能. 但是，目前关于回溶热处理的研究较 少，回溶处理后弯曲晶界是否能够完全保留，不同 合金是否能够获得较好的晶界和晶内组织，以及 是否能够有效提高合金的综合力学性能，这些问 题尚无相关报道，还有待进一步研究. 1.2    等温热处理 有的合金直接采用传统的等温时效热处理就 能获得弯曲晶界，但这对时效温度的选取要求较 为严格. 如在 AISI316 合金中，时效温度在 650～ 850 ℃ 之间可以获得弯曲晶界，而当温度为 550 ℃ 或 900～950 ℃ 时则为平直晶界[20−22] . 采用等温时 效就可以直接获得弯曲晶界的合金，因组织形态 控制良好，合金综合性能较好. 但是根据文献调 研，只有少数合金可以仅通过等温时效获得弯曲 晶界，该方法的应用受到限制. 叶锐曾和陈国良[2] ，以及葛占英等[18] 曾提出过 一种特殊的等温热处理方法获得弯曲晶界：合金 固溶一定时间后，空冷到某一温度保温，再冷却到 室温. 该方法在很多合金中获得了弯曲晶界，如 表 5 所示. 1.3    机械热处理和合金化 少数合金在机械变形与热处理的共同作用下 能够形成弯曲晶界. 例如，在 Ni−20Cr 二元合金中[19] ， 1200 ℃×5 min+5  ℃·min−1→800 ℃+WQ 的控冷热 处理制度并不能获得弯曲晶界，而将该制度控冷 过程中同时增加 5% 的压缩变形则可成功获得弯 曲晶界，如图 2 所示. 此外，添加合金元素有时也 可诱发弯曲晶界[26] . 文献指出[2] ，在镍基铸造高温 合金中，添加 Hf 能使 γ′相由立方体变为柱状，诱 发弯曲晶界形成. 2    弯曲晶界形成机制讨论 对于不同合金中弯曲晶界的成因，核心问题 是讨论晶界迁移的原因，即晶界迁移的驱动力. 针 对这一问题，学者们主要围绕碳化物诱发晶界迁 移和 γ′相诱发晶界迁移两种方式进行讨论. 碳化 物诱发弯曲晶界一般发生在碳化物强化的奥氏体 耐热钢、低合金化和中合金化镍基变形合金、碳 表 3 冷速对晶界弯曲的影响 Table 3 Effect of cooling rate on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment regime Grain boundary type Average amplitude/μm Average wavelength/μm Reference In600 1100℃×2 h+12 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.64 19.02 [12] 1100 ℃×2 h+30 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.62 13.7 1140 ℃×2 h+0.25 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.92 24.54 1140 ℃×2 h+3 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.77 23.8 1140 ℃×2 h+12 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.58 23.44 1140 ℃×2 h+60 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.47 21.83 FGH98I 1190 ℃×1 h+0.1 ℃·s−1→Room temperature Serrated 4.02 0.44 [3] 1190 ℃×1 h+0.4 ℃·s−1→Room temperature Serrated 2.61 0.86 1190 ℃×1 h+1.4 ℃·s−1→Room temperature Serrated 0.98 2.26 1190 ℃×1 h+4.3 ℃·s−1→Room temperature Serrated 0.64 6.41 1190 ℃×1 h+10.8 ℃·s−1→Room temperature Serrated 0.63 15.74 表 4 控冷后直接等温时效处理对晶界弯曲的影响 Table 4 Effect of direct isothermal aging treatment on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment regime Grain boundary type Average amplitude/μm Average wavelength/μm Reference In600 1140 ℃×2 h+12 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.58 23.44 [12] 1140 ℃×2 h+12 ℃·min−1→900 ℃×30 min+WQ Serrated 0.62 26.15 1140 ℃×2 h+12 ℃·min−1→1040 ℃× 30 min+WQ Flat — — 1140 ℃×2 h+12 ℃·min−1→1060 ℃× 30 min+WQ Flat — — · 1326 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期